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虚拟现实的实时性研究

郭阳明  
【摘要】:虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,最大特点就是参与者能用人类自然的技能与感知能力与计算机生成的虚拟环境进行自然的交互,因此,要求系统能实时地对各种输入做出反应。 本文基于空装“十五”预研项目“智能座舱显示控制与飞机数据管理记录技术研究”和国防科工委“十五”预研项目“分布式协同综合虚拟试验与测试技术”的需求,针对虚拟现实技术中的研究热点之一——实时性问题展开深入研究。 本文首先介绍了虚拟现实技术及实时研究现状,分析了影响虚拟现实系统实时性的主要因素:场景的实时生成和显示,分布式虚拟现实系统场景的压缩、实时传输和显示等。对这些实时性因素的深入探讨及其解决方案的研究,构成了本文的主要研究内容。 实时、逼真的虚拟环境建立是虚拟现实技术的核心内容。开展虚拟场景实时生成与实时显示支撑技术的研究,并将研究成果以算法形式融合到各虚拟仿真环境中,以进一步实现真实感和临场感无疑具有重要的研究意义。针对这个问题本文首先探讨了基于图像的场景绘制与显示技术,对序列图像拼接实时生成全景图进行了研究,研究了一种拼接顶处理算法,加快了场景的生成速度。 为了能够较快地生成各种视景,一般采用多边形网格法生成场景描述,但由于采样精度高,山此建立起的三维模型的复杂程度远远超过了当前计算机实时的图形处理能力。降低模型的复杂度,减少图形系统需处理的多边形数目,实现虚拟场景的实时交互,是解决虚拟现实系统实时性问题的重要途径。针对基于图形建模的场景实时生成和显示,本文对多边形网格法生成场景的方法进行了研究,给出了一种快速实时的边折叠网格简化算法,并进行了实验验证,取得了较好的效果。 在虚拟场景的网络应用中,远端的服务器经常需要将场景的数据传送到客户端。虚拟场景数据的压缩是实现网络环境下实现虚拟场景的实时传输和显示的有效途径。VRML是互联网上传输三维模型的主要文件格式。针对于此,本文研究了基于VRML文件的压缩二进制编码技术,简化了文什结构,大大缩小了文件的尺寸,试验比较证明该方法更有利于网络传输。


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